[發明專利]利用竹炭基固體磺酸催化劑制備檸檬酸三丁酯的方法

在審

• 申請號: 201610209031.7
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105749967A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 章朝輝;王建平;李寧;劉勇波
• 申請（專利權）人: 南寧市化工研究設計院
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C07C67/08;C07C69/704
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 羅保康

1.利用竹炭基固體磺酸催化劑制備檸檬酸三丁酯的方法，其特征在于：包括竹粉的預處理、催化劑的制備、非均相酯化反應和酯化反應液的處理；具體步驟如下：

A、竹粉的預處理

取100重量份過20-60目篩的竹粉用去離子水洗凈，再用100-300重量份的90-110℃的去離子水煮5-7h，曬干，然后放入烘箱中于90-110℃干燥11-13h，自然冷卻后放入干燥器中備用；

B、催化劑的制備

（1）竹炭的制備

取200重量份干燥的竹粉置于圓底燒瓶中，按照竹粉與硫酸的重量比為1:3~1:6再加入質量濃度為80-98%的硫酸，在75-90℃炭化溫度下炭化1-4小時，得黑色固體竹炭，待產物冷卻后用去離子水洗滌至濾液呈中性，再將竹炭置于2000mL的圓底燒瓶中，加入1100-1300重量份的去離子水在90-110℃的條件下加熱攪拌4-6h，過濾，洗滌至濾液呈中性，將竹炭繼續用去離子水在同樣的條件下加熱、攪拌、過濾、洗滌，直至濾液呈中性；將竹炭放入烘箱中在90-110℃的條件下干燥11-13h，冷卻，裝入密封袋，貼上標簽，放入干燥器中；

（2）竹炭基固體磺酸催化劑的制備

取100重量份步驟（1）得到的竹炭置于圓底燒瓶中，按照竹炭與發煙硫酸的重量比為1:1~1:4再加入質量濃度為50%的發煙硫酸，在75-90℃磺化溫度下磺化1-4小時，得黑色竹炭基固體磺酸，待產物冷卻后用去離子水洗滌至濾液呈中性，再將竹炭基固體磺酸置于2000mL的圓底燒瓶中，加入100-800重量份的去離子水在90-110℃的條件下加熱攪拌0.5-1.5h，過濾，洗滌至濾液呈中性，再繼續用去離子水洗滌，直至濾液呈中性，得到竹炭基固體磺酸催化劑；將竹炭基固體磺酸催化劑放入烘箱中在90-110℃的條件下干燥11-13h，冷卻，裝入密封袋，貼上標簽，放入干燥器中；

C、非均相酯化反應

在裝有溫度計、攪拌器、上端接回流冷凝器的分水器的2000ml四口瓶中，加入檸檬酸、竹炭基固體磺酸催化劑、正丁醇，在分水器中預先加水至略低于支管回流口，然后開始攪拌，加熱進行酯化反應，得到酯化反應液；

D、酯化反應液的處理：

酯化反應液經過冷卻、過濾后，加入質量濃度為5%碳酸鈉溶液中和酯化反應液至pH值為7，用去離子水洗滌至水層呈中性，再經過真空蒸餾除去水及正丁醇、干燥后得到檸檬酸三丁酯。

2.根據權利要求1所述的利用竹炭基固體磺酸催化劑制備檸檬酸三丁酯的方法，其特征在于：步驟B催化劑的制備中的（1）竹炭的制備中，竹粉與硫酸的重量比為1:5，硫酸的質量濃度為90%，炭化溫度為80℃，炭化時間為2小時。

3.根據權利要求1所述的利用竹炭基固體磺酸催化劑制備檸檬酸三丁酯的方法，其特征在于：步驟B催化劑的制備中的（2）竹炭的制備中，竹炭與發煙硫酸的重量比為1:3，磺化時間為2小時。

4.根據權利要求1所述的利用竹炭基固體磺酸催化劑制備檸檬酸三丁酯的方法，其特征在于：步驟C非均相酯化反應中，所述的檸檬酸與正丁醇的重量比為1：4~1：5；所述的竹炭基固體磺酸催化劑用量為反應投料總重量4.5-5.5%；所述的酯化反應條件為：溫度為135-145℃，時間為4-5小時。

5.根據權利要求1所述的利用竹炭基固體磺酸催化劑制備檸檬酸三丁酯的方法，其特征在于：步驟C非均相酯化反應中，所述的檸檬酸與正丁醇的重量比為1：4；所述的竹炭基固體磺酸催化劑用量為反應投料總重量5.5%；所述的酯化反應條件為：溫度為145℃，時間為4.5小時。